本發(fā)明涉及量子點技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有陷光結(jié)構(gòu)的量子點發(fā)光二極管器件及其制備方法。

背景技術(shù)：

基于無機納米晶的量子點發(fā)光材料具有出射光顏色飽和，波長可調(diào)，光致、電致發(fā)光量子產(chǎn)率高等適合高性能顯示器件的優(yōu)點；從制備工藝角度來看，量子點發(fā)光材料適用于非真空條件下的旋涂、印刷、打印設(shè)備；因此，以量子點薄膜制備的量子點發(fā)光二極管（QLED）成為下一代顯示技術(shù)的有力競爭者。

一個QLED器件通常包括襯底、電極1，空穴注入、空穴傳輸層，發(fā)光層，電子傳輸、電子注入層和電極2。根據(jù)電極1和電極2的相對位置，即背電極和頂電極，QLED的結(jié)構(gòu)可以分為正型和反型器件兩種，這僅僅是針對制作過程的分類，與發(fā)光出射方向無關(guān)?？昭ㄗ⑷牒涂昭▊鬏攲佑糜趶耐怆娐废虬l(fā)光層提供可遷移空穴，電子傳輸層用于提供可遷移電子。電子-空穴在量子點中形成激子，激子通過輻射復合輸出光子。

傳統(tǒng)的量子點器件所采用的襯底大都是ITO玻璃，ITO玻璃是在鈉鈣基或硅硼基基片玻璃的基礎(chǔ)上，利用濺射、蒸發(fā)等多種方法鍍上一層氧化銦錫（俗稱ITO）膜加工制作成的，在厚度只有幾千埃的情況下，氧化銦透光率較高，同時由于波導效應(yīng)的損失，量子點發(fā)光層所產(chǎn)生的光大部分在器件內(nèi)部的傳播過程中會被吸收掉，從而導致量子點發(fā)光器件的出光效率低；同時由于ITO薄膜需要用到稀有金屬In，容易造成環(huán)境污染。

因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進和發(fā)展。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種具有陷光結(jié)構(gòu)的量子點發(fā)光二極管器件及其制備方法，旨在解決現(xiàn)有的量子點器件出光效率低且易造成環(huán)境污染的問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種具有陷光結(jié)構(gòu)的量子點發(fā)光二極管器件，依次包括襯底、底電極、空穴注入層、空穴傳輸層、量子點發(fā)光層、電子傳輸層、電子注入層以及頂電極，其中，所述襯底采用具有陷光結(jié)構(gòu)的BZO玻璃。

較佳地，所述的具有陷光結(jié)構(gòu)的量子點發(fā)光二極管器件，其中，所述BZO玻璃包括玻璃本體和覆蓋在玻璃本體上的BZO薄膜。

較佳地，所述的具有陷光結(jié)構(gòu)的量子點發(fā)光二極管器件，其中，所述BZO薄膜的厚度為800-2000nm。

較佳地，所述的具有陷光結(jié)構(gòu)的量子點發(fā)光二極管器件，其中，所述BZO薄膜的方塊電阻為10-60Ω/□。

較佳地，所述的具有陷光結(jié)構(gòu)的量子點發(fā)光二極管器件，其中，所述BZO薄膜的霧度范圍為10-50%。

較佳地，所述的具有陷光結(jié)構(gòu)的量子點發(fā)光二極管器件，其中，所述量子點發(fā)光層的材料為II-VI族化合物、III-V族化合物、II-V族化合物、III-VI化合物、IV-VI族化合物、I-III-VI族化合物、II-IV-VI族化合物或IV族單質(zhì)中的一種或多種。

一種具有陷光結(jié)構(gòu)的量子點發(fā)光二極管器件的制備方法，其中，包括步驟：

A、采用低壓化學氣相沉積法在玻璃本體上制備BZO薄膜生成具有陷光結(jié)構(gòu)的BZO玻璃襯底；

B、采用真空蒸鍍方法在BZO玻璃襯底表面制備底電極；

C、在底電極表面依次沉積空穴注入層、空穴傳輸層、量子點發(fā)光層、電子傳輸層以及電子注入層；

D、在電子注入層表面真空蒸鍍頂電極。

較佳地，所述的具有陷光結(jié)構(gòu)的量子點發(fā)光二極管器件的制備方法，其中，所述步驟A具體包括：

A1、將清洗干凈的玻璃放入反應(yīng)室并加熱至150-200^oC；

A2、將氣態(tài)的水和乙二基鋅按流量比為0.5-5的比例、以及乙二基鋅和硼烷按流量比為2-6的比例通入反應(yīng)室，進行沉積反應(yīng)；

A3、沉積完成后，將所述玻璃取出反應(yīng)室冰冷卻，得到BZO玻璃襯底。

較佳地，所述的具有陷光結(jié)構(gòu)的量子點發(fā)光二極管器件的制備方法，其中，所述反應(yīng)室內(nèi)的氣壓為2×10^-3 -8×10^-3mbar。

較佳地，所述的具有陷光結(jié)構(gòu)的量子點發(fā)光二極管器件的制備方法，其中，沉積反應(yīng)的時間為250-350s。

有益效果：本發(fā)明在制備量子點發(fā)光二極管器件的過程中，采用自身具有陷光結(jié)構(gòu)的BZO玻璃作為襯底，使得量子點發(fā)光層發(fā)出的光在BZO玻璃的陷光作用下，有效的減少了光在器件內(nèi)部傳播的損失，從而提升器件的出光效率，降低生產(chǎn)成本，并且相對于傳統(tǒng)的ITO玻璃襯底，本發(fā)明提供的BZO玻璃襯底成本更低、適合大批量大面積生產(chǎn)，且環(huán)保無污染。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種具有陷光結(jié)構(gòu)的量子點發(fā)光二極管器件較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明BZO薄膜的電鏡掃描圖。

圖3為本發(fā)明一種具有陷光結(jié)構(gòu)的量子點發(fā)光二極管器件制備方法較佳實施例的流程圖。

具體實施方式

本發(fā)明提供一種具有陷光結(jié)構(gòu)的量子點發(fā)光二極管器件及其制備方法，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下對本發(fā)明進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

請參閱圖1，圖1為本發(fā)明一種具有陷光結(jié)構(gòu)的量子點發(fā)光二極管器件較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，本發(fā)明實施例以正型量子點發(fā)光二極管器件為例，所述器件從下至上依次包括襯底10、底電極20、空穴注入層30、空穴傳輸層40、量子點發(fā)光層50、電子傳輸層60、電子注入層70以及頂電極80，其中，所述襯底10采用具有陷光結(jié)構(gòu)的BZO玻璃。所述陷光結(jié)構(gòu)是指在表面弄一些突起或者凹坑，以增加光程，增加光子的吸收量。

具體地，本發(fā)明提供的量子點發(fā)光二極管器件，采用BZO玻璃替代傳統(tǒng)的ITO玻璃，作為所述量子點發(fā)光二極管器件的襯底；進一步，所述BZO玻璃包括BZO薄膜和玻璃，如圖2所示，所述BZO薄膜具有微觀納米陷光結(jié)構(gòu)，在BZO薄膜的陷光作用下，能有效減少量子點發(fā)光層50發(fā)出的光在器件內(nèi)部傳播過程中的損失，從而提高量子點發(fā)光二極管器件的出光效率；

進一步，本發(fā)明采用的BZO玻璃相對于傳統(tǒng)的ITO玻璃，其成本更低，適合大批量大面積生產(chǎn)；

更進一步，由于ITO玻璃需要用到稀有金屬In，所述In元素在地球含量較少，其開發(fā)比較困難，而BZO玻璃中的組成元素在地球含量很豐富，其制備過程非常簡單且環(huán)保。

進一步，在本發(fā)明中，所述BZO薄膜的厚度為800-2000nm，優(yōu)選地，所述BZO薄膜的厚度為1800nm，在該厚度值時，BZO薄膜的散色能力得到提高，BZO玻璃襯底的陷光作用更強，更有利于提高量子點放光層50的出光效率。

具體地，在本發(fā)明中，所述BZO薄膜的方塊電阻為10-60Ω/□，方塊電阻又稱膜電阻，是用于間接表征薄膜膜層、玻璃鍍膜膜層等樣品上的真空鍍膜的熱紅外性能的測量值；方阻僅與導電膜的厚度等因素有關(guān)，表征膜層致密性，同時表征對熱紅外光譜的透過能力，優(yōu)選地，所述BZO薄膜的方塊電阻為35Ω/□，在該值時，BZO薄膜的陷光作用更強。

進一步，在本發(fā)明中，所述BZO薄膜的霧度范圍為10-50%；霧度是透過試樣而偏離入射光方向的散射光通量與透射光通量之比，用百分數(shù)表示，通常僅將偏離入射光方向2.5度以上的散射光通量用于計算霧度。優(yōu)選地，本發(fā)明中所述BZO薄膜的霧度范圍為30%，在該霧度值時，所述BZO薄膜的散色能力較強。

進一步，在本發(fā)明中，所述空穴傳輸層和電子傳輸層的厚度均為5-100nm，優(yōu)選地，在本發(fā)明提供的量子點發(fā)光二極管器件中，所述空穴傳輸層40的厚度設(shè)置為25nm，所述電子傳輸層60的厚度設(shè)置為20nm，在該厚度值時，所述空穴傳輸層40和電子傳輸層60的導電性能最佳，所需驅(qū)動電壓較低，使得器件的發(fā)光亮度和發(fā)光效率都有較大提升。

進一步，在本發(fā)明中，所述量子點發(fā)光層的材料為II-VI族化合物、III-V族化合物、II-V族化合物、III-VI化合物、IV-VI族化合物、I-III-VI族化合物、II-IV-VI族化合物或IV族單質(zhì)中的一種或多種；所述化合物包括二元化合物、三元化合物以及四元化合物。

具體地，所述量子點發(fā)光層使用的半導體材料包括但不限于II-VI半導體的納米晶，比如CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgS、HgSe、HgTe、PbS、PbSe、PbTe和其他二元、三元、四元的II-VI化合物；III-V族半導體的納米晶，比如GaP、GaAs、InP、InAs和其他二元、三元、四元的III-V化合物；所述的用于電致發(fā)光的半導體材料還不限于II-V族化合物、III-VI化合物、IV-VI族化合物、I-III-VI族化合物、II-IV-VI族化合物、IV族單質(zhì)等。

基于上述具有陷光結(jié)構(gòu)的量子點發(fā)光二極管器件，本發(fā)明還提供一種具有陷光結(jié)構(gòu)的量子點發(fā)光二極管器件的制備方法，如圖3所示，其中，包括步驟：

S100、采用低壓化學氣相沉積法在玻璃上制備BZO薄膜生成具有陷光結(jié)構(gòu)的BZO玻璃襯底；

S200、采用真空蒸鍍方法在BZO玻璃襯底表面制備底電極；

S300、在底電極表面依次沉積空穴注入層、空穴傳輸層、量子點發(fā)光層、電子傳輸層以及電子注入層；

S400、在電子注入層表面真空蒸鍍頂電極。

進一步，所述步驟S100具體包括：

S110、將清洗干凈的玻璃放入反應(yīng)室并加熱至150-200^oC；

S120、將氣態(tài)的水和乙二基鋅按流量比為0.5-5的比例、以及乙二基鋅和硼烷按流量比為2-6的比例通入反應(yīng)室，進行沉積反應(yīng)；

S130、沉積完成后，將所述玻璃取出反應(yīng)室冰冷卻，得到BZO玻璃襯底。

具體地，在本發(fā)明中，所述BZO薄膜是采用低壓化學氣相沉積（LPCVD）方法制備而成的，以乙二基鋅（DEZ）、水（H₂O）和硼烷（B₂H₆）為氣源前驅(qū)物，由于DEZ和H₂O常溫常壓下是以液體形式存在，需要水?。?0^oC-90^oC）通以氬氣鼓泡使其以氣態(tài)形式攜帶進入反應(yīng)室，而氣態(tài)的DEZ和H₂O遇冷容易凝結(jié)，堵塞氣路，需要對氣路做好保溫措施；

在本發(fā)明中，H₂O/DEZ流量比范圍為0.5-5，摻雜的B通常是經(jīng)氫稀釋為2%的B₂H₆，氫氣不僅作為載氣，還起到布氣作用（布置氣體將腔室氣體成分布置均勻），DEZ/B₂H₆流量比為2-6；

將玻璃襯底加熱溫度范圍150-200^oC，控制BZO薄膜厚度范圍為800-2000nm，方塊電阻為10-60Ω/□，霧度范圍10%-50%。BZO薄膜在波長400nm-1100nm之間，平均透過率基本大于85%；反應(yīng)流程為：DEZ、H₂O被氬氣帶入加熱襯底表面和B₂H₆氣體一起反應(yīng)生產(chǎn)BZO薄膜，反應(yīng)式為：Zn(C₂H₅)₂+H₂O→ZnO+2C₂H₆，由于B₂H₆分子活性較強，在較低的反應(yīng)溫度下，會分解形成B³⁺離子鍵入ZnO從而形成摻B的ZnO薄膜。

進一步，在本發(fā)明中，所述反應(yīng)室內(nèi)的氣壓為2×10^-3 -8×10^-3mbar；所述沉積反應(yīng)的時間為250-350s。優(yōu)選地，所述反應(yīng)室內(nèi)的氣壓為5×10^-3mbar，所述沉積反應(yīng)的時間為300s，在該數(shù)值下，便于在玻璃襯底上形成成分均勻的BZO薄膜。

下面通過具體實施例對本發(fā)明的制備方案做進一步的說明：

實施例1

采用面積1.1m×1.3m×3mm的玻璃襯底，加入清洗劑水溶液噴淋在玻璃上下表面，經(jīng)過毛刷刷洗后，進入高壓噴淋超純水沖洗玻璃表面的殘液，最后經(jīng)過80^oC風刀室將其吹干，送入LPCVD工序；

清洗干凈的玻璃在加熱腔快速加熱到155^oC，傳送到LPCVD反應(yīng)腔，調(diào)節(jié)工藝壓力為5×10^-3mbar，H₂O/DEZ流量比為1.1，DEZ/B₂H₆流量比為為3，DEZ流量為480sccm，H₂O流量528sccm，B₂H₆流量為160sccm，沉積時間300s。BZO薄膜厚度為1820nm，方塊電阻在16Ω/□左右，霧度為25%。沉積完成后送出沉積腔室進行冷卻，接著對玻璃進行切割，切割成所需尺寸的BZO玻璃。采用旋涂法在BZO玻璃上依次沉積空穴注入層，空穴傳輸層，量子點發(fā)光層和電子傳輸層及電子注入層，最用真空蒸鍍Al電極，從而完成QLED器件的制備。

實施例2

采用面積1.1m×1.3m×3mm的玻璃襯底，加入清洗劑水溶液噴淋在玻璃上下表面，經(jīng)過毛刷刷洗后，進入高壓噴淋超純水沖洗玻璃表面的殘液，最后經(jīng)過80^oC風刀室將其吹干，送入LPCVD工序；

清洗干凈的玻璃在加熱腔快速加熱到175^oC，傳送到LPCVD反應(yīng)腔，調(diào)節(jié)工藝壓力為5×10^-3mbar，H₂O/DEZ流量比為1.1，DEZ/B₂H₆流量比為為3，DEZ流量為480sccm，H₂O流量528sccm，B₂H₆流量為160sccm，沉積時間300s。BZO薄膜厚度為1900nm，方塊電阻在13Ω/□左右，霧度為29%。沉積完成后送出沉積腔室進行冷卻，接著對玻璃進行切割，切割成所需尺寸的BZO玻璃。采用旋涂法在BZO玻璃上依次沉積空穴注入層，空穴傳輸層，量子點發(fā)光層和電子傳輸層及電子注入層，最用真空蒸鍍Al電極，從而完成QLED器件的制備。

實施例3

采用面積1.1m×1.3m×3mm的玻璃襯底，加入清洗劑水溶液噴淋在玻璃上下表面，經(jīng)過毛刷刷洗后，進入高壓噴淋超純水沖洗玻璃表面的殘液，最后經(jīng)過80^oC風刀室將其吹干，送入LPCVD工序；

清洗干凈的玻璃在加熱腔快速加熱到195^oC，傳送到LPCVD反應(yīng)腔，調(diào)節(jié)工藝壓力為5×10^-3mbar，H₂O/DEZ流量比為1.1，DEZ/B₂H₆流量比為為3，DEZ流量為480sccm，H₂O流量528sccm，B₂H₆流量為160sccm，沉積時間300s。BZO薄膜厚度為1950nm，方塊電阻在12Ω/□左右，霧度為35%。沉積完成后送出沉積腔室進行冷卻，接著對玻璃進行切割，切割成所需尺寸的BZO玻璃。采用旋涂法在BZO玻璃上依次沉積空穴注入層，空穴傳輸層，量子點發(fā)光層和電子傳輸層及電子注入層，最用真空蒸鍍Al電極，從而完成QLED器件的制備。

綜上所述，本發(fā)明在制備量子點發(fā)光二極管器件的過程中，采用自身具有陷光結(jié)構(gòu)的BZO玻璃作為襯底，使得量子點發(fā)光層發(fā)出的光在BZO玻璃的陷光作用下，有效的減少了光在器件內(nèi)部傳播的損失，從而提升器件的出光效率，降低生產(chǎn)成本，并且相對于傳統(tǒng)的ITO玻璃襯底，本發(fā)明提供的BZO玻璃襯底成本更低、適合大批量大面積生產(chǎn)，且環(huán)保無污染。

應(yīng)當理解的是，本發(fā)明的應(yīng)用不限于上述的舉例，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，所有這些改進和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍。